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[参考译文] INA333：应变仪放大器：归零和电桥激励

admin
Guru**** 1805680 points
Other Parts Discussed in Thread: INA333, LM4120, INA848, INA818, ADS1115
请注意，本文内容源自机器翻译，可能存在语法或其它翻译错误，仅供参考。如需获取准确内容，请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/1025047/ina333-strain-gauge-amplifier-zeroing-and-bridge-excitation

器件型号：INA333
主题中讨论的其他器件： LM4120、 INA848、 INA818、 ADS1115

大家好！
我正在研发用于应变仪的放大器、它将与120欧姆应变仪@5V 搭配使用。 基于 该电路、使用 INA333放大电桥的不平衡信号。 添加了2.5V 偏移、以允许来自两侧的信号取消平衡。 所有电阻器均为0.05%和10ppm/°C、因为放大器需要在20°C 至60 C 的最小漂移下工作
正如主题标题、我对电桥激励有疑问：我想使用5V 精密基准、但我认为50mA 对于任何电压基准来说都太大。 我可以选择 insted 什么？
我知道最好不要使电桥归零、但 INA333只有+/- 0.3V 的差分输入、并且只能通过电桥的初始不平衡来饱和。 我认为这个配置中的电位器将在两侧发生相同的漂移、导致共模偏移不会改变 INA333的输出。



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    TI__Guru**** 1805680 points
    请注意，本文内容源自机器翻译，可能存在语法或其它翻译错误，仅供参考。如需获取准确内容，请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    尊敬的 Paride：

    我想使用5V 精密基准、但我认为50mA 对于任何电压基准来说都太大。 我可以选择什么替代方案？

    我们可能能够减小通过惠斯通电桥传感器的电流、请参阅下图。 还有其他选项、但此选项可能更好、因为您可能还会降低惠斯通电桥内的 I2R 发热、但我不确定发热可能会很大。  

    我不确定应变仪传感器是否能够在较低电压下激励。 如果不是、您可能需要进行一些调整。 例如、减少 R5并增加 R6串联电阻。  

    还有其他选项、但励磁电压不会像基准电压那样精确。 您还可以使用精密运算放大器缓冲5V 基准电压、以增加5V 基准的拉电流。 您需要找到一个能够提供高达50mA 电流的运算放大器。 如果这是您想要选择的选项、请告诉我。  

    我知道最好不要使电桥归零、但 INA333只有+/- 0.3V 的差分输入、并且只能通过电桥的初始不平衡来饱和。

    请参阅以下主题、其中 Kai 谈到平衡传感器桥。  

    https://e2e.ti.com/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/975733/ina125-what-is-the-recommended-way-for-balancing-or-zeroing-inputs-from-a-strain-gauge-wheatstone-bridge-into-or-through-an-ina125-or-similar/3606322?tisearch=e2e-sitesearch&keymatch=zero%252525252520out%252525252520bridge%252525252520sensor#3606322

    另一种选择是同时平衡电桥和对 INA333电路的输出进行调零。 (或校准 敏感应变仪测量值、需要进行染色仪校准以校准不需要的误差、例如温度、INA333的 Vos、电桥轻微不平衡、湿度等 您可以执行 两点 应变仪校准、以确保传感器的性能符合规格。 然后、如果需要确保测量精度、您可以在系统校准后检查传感器的已知力。   

    e2e.ti.com/.../INA333-Strain-Gauge-08052021.TSC

    如果您有其他问题、请告诉我。  

    最棒的

    Raymond

    。

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    TI__Guru**** 1805680 points
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    谢谢 Raymond、
    余额问题
    我已经阅读了您链接的主题。 不幸的是、我必须使用已安装的应变仪、这可能会导致两个应变仪电阻之间的巨大差异。 如果在零位置上有5mV、我无法校准、因为 INA333已经饱和。
    我知道最好的选择是使用一个外部分流固定电阻器、但它需要一整套精密电阻器和大量耐心。 您对绘制的解决方案有何看法？

    激励问题
    加速励磁、我认为串联电阻器的解决方案不仅会降低电流、还会降低电桥上的励磁电压：如果我没有错、请参考您的图像 、只有在电桥上应用了 Vext 的1/5。
    最大负载时、我的 sistem 的可感性为0.38mV/V (测量仪表上的电阻增量约为0.19 Ω)。
    在最大负载下、在电桥上使用1V 电压的放大器的输出应为2.88V (考虑到平衡电桥上的输出为2.5V)、似乎很低。

    缓冲解决方案很有趣、它是否会因温度变化而引入误差？

    再次感谢你

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    TI__Guru**** 1805680 points
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    尊敬的 Paride：

    LM4120的数据表显示了如何提高输出电流。 此外(或者！)、您可以通过将5V 电桥激励电压用作 ADC 的基准电压来执行比例式测量。 另一个想法是通过空闲的 ADC 通道读取5V 电桥激励电压并执行伪比例式测量。

    为了实现超低温度漂移、应避免在金属陶瓷微调电容器的帮助下进行失调电压修整。 这会破坏应变仪温度系数的平衡、因为应变仪和陶瓷微调器显示不同的温度系数。

    使用一组显示高初始失调电压的不当应变仪很难获得超低漂移性能。 如果绝对无法忽略金属陶瓷微调电容器、则可以通过 NTC 执行基于软件的温度漂移补偿。 但是、您需要将每个单个电桥都放入烤箱中并运行单独的温度补偿。

    Kai

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    TI__Guru**** 1805680 points
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    尊敬的 Paride：

    我的系统在最大负载下的可感性为0.38mV/V  

    是的、应用将需要最大程度地提高激励电压、以最大程度地提高总体变化、 即负载单元的增量约为1.9mV 或0.1815Ω μ V。  

    在这种情况下、我可能不会使用 Kai 指出的电位器。 您可以使用电位器或电阻器框来检查所需值、并使用固定电阻器替换平衡电路、或在不使用电位器的情况下直接平衡惠斯通电桥电路。      这将需要更多时间、但您无需担心电位器中温度的热漂移(您可以在120Ω Ω(背负式)顶部放置计算得出的电阻器值、以便在检查惠斯通电桥的平衡后消除电路)。   

    通常、这种类型的敏感测量是在受控温度环境或室内进行的。 如果最低环境温度发生变化、则电位计可能是可接受的。  就个人而言、我不在精密电路中使用电位器。  

    对于如此小的信号变化、我建议使用不同的仪表放大   器、例如最新的 INA848或 INA818、因为您需要高增益。 INA848是一款具有超高 CMRR 规格的固定增益仪表放大器。 如果分析仪不适用于便携式或电池供电型应用、  INA848 或 INA818 将是更好的选择。 INA333非常适合低功耗和便携式应变仪应用。  

    下面是在3线 RTD 测量应用中实现的比例式示例。  

     https://static5.arrow.com/pdfs/2013/11/24/3/19/23/744/txn_/manual/slau520.pdf

    如果您有其他问题、请告知我们。  

    最棒的

    Raymond

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    TI__Guru**** 1805680 points
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    感谢大家、我将尝试回答每一个问题：

    放大器选择
    选择 INA333是因为低温漂(优于 INA818)以及 TI 提供的此示例。 我认为1000增益是必须的、它允许几乎所有的5V 范围(2.5V 是零负载条件下的理想输出、-+1.9V 属于1.9mV 放大的1000倍)

    电桥归零

    根据您的建议、将在 PCB 上准备一个焊盘、以与电桥的一个臂并联销售低漂移电阻器

    电桥激励和 ADC

    我认为最好的选择是使用比例测量或伪比例测量。
    首先、我不关心 ADC、因为计划只是放大应变仪、以便在外部侧杆中获得。
    考虑到可能需要采集12个应变仪、是否可以使用 ADS1115模数转换器和基于 Arduino 的数据记录器来存储数据？
    选择 ADS1115是因为他易于设置、并且在 Arduino Word 中提供了良好的文档。

    再次感谢

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    TI__Guru**** 1805680 points
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    尊敬的 Paride：

    关于惠斯通新娘公司使用的电阻器。  

    低热漂移电阻器肯定会减少误差测量。 我不知道应变仪的热漂移规格是什么。 如果您能够选择具有相似热系数的电阻器、则这将是最佳选择。  

    如果在惠斯通电桥中使用相同或相似的温度系数(PTC、NTC 或低漂移等)电阻器、则应变仪中测量的信号变化不受 温度环境变化的影响、因为热漂移或变化将同步或类似于比例式测量。  

    我认为您对如何满足您的设计要求有很好的了解。 如果您需要其他帮助、请告知我们。  

    最棒的

    Raymond